[发明专利]仿蛛丝非线性力学特性复合材料结构

权利要求书

1.仿蛛丝非线性力学特性复合材料结构，其特征在于：包括平面螺旋交叉结构，所述的平面螺旋交叉结构包括由两条振幅及周期相同、相位差为半周期的正弦曲线(1)组成第一交叉结构(3)，第一交叉结构(3)与外围矩形边框(2)连接；

所述的平面螺旋交叉结构采用连续纤维增强复合材料3D打印工艺进行制造，外围矩形边框(2)采用纯热塑性材料，打印时控制不同材料的打印喷嘴按照路径打印得到平面螺旋交叉结构；

所述的平面螺旋交叉结构在受到拉力过程中时，开始阶段外围矩形边框(2)是主要承力对象，发生弹性变形，第一交叉结构(3)只发生结构变形承受小部分的拉力，当变形达到极限时，第一交叉结构(3)被拉直成为主要受力对象，通过以上两次受力的过程形成平面螺旋交叉结构的非线性力学性能；通过调整正弦曲线(1)振幅与周期，外围矩形边框(2)宽度；或分别调整外围矩形边框(2)和第一交叉结构(3)的材料；或调整打印温度、喷嘴直径的打印参数，实现平面螺旋交叉结构性能可控制造。

2.仿蛛丝非线性力学特性复合材料结构，包括梯度界面结构，其特征在于：所述的梯度界面结构采用双层界面结构，包括第一种基体材料(8)，第一种基体材料(8)内部包裹连续纤维(9)，第一种基体材料(8)外部通过第二种基体材料(7)包裹，第一种基体材料(8)和连续纤维(9)形成一级纤维界面(10)，第一种基体材料(8)和第二种基体材料(7)形成不同基体材料的二级树脂界面(11)；

所述的梯度界面结构的制造方法为：首先采用连续纤维增强热塑性复合材料3D打印工艺以连续纤维(9)与第一种基体材料(8)为原材料经一次打印制备纤维预浸丝，纤维预浸丝中连续纤维(9)与第一种基体材料(8)相结合形成一级纤维界面(10)，再继续以纤维预浸丝以及第二种基体材料(7)为原材料进行二次打印，使得第二种基体材料(7)包裹在第一种基体材料(8)表面形成二级树脂界面(11)，一级纤维界面(10)与二级树脂界面(11)构成梯度界面结构；

所述的梯度界面结构受拉力作用时，二级树脂界面(11)先达到受力极限发生破坏，之后一级纤维界面(10)再发生破坏，通过以上两次受力过程形成梯度界面结构的非线性力学性能；通过选择不同的第一种基体材料(8)、第二种基体材料(7)，或改变第一种基体材料(8)、第二种基体材料(7)顺序，形成不同界面，或调整打印参数，从而实现梯度界面结构性能可控制造。